CN105480321B - 基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿 - Google Patents

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Abstract

本发明属于武装机器人技术领域，具体涉及一种基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿。其由3个驱动器、臀部、大腿、小腿、滑轮组组成。其中，机身与臀部组成的关节称为髋关节X向，臀部与大腿组成的关节称为髋关节Y向，大腿与小腿组成的关节称为膝关节。髋关节X向驱动器固定在机身上，输出轴与臀部直接相连，带动整条腿绕x轴旋转；髋关节Y向驱动器固定在机身上，输出轴与滑轮组相连，通过传动丝向滑轮组传动动力，滑轮组与大腿相连，带动大腿和小腿绕y轴旋转；膝关节驱动器固定在机身上，与其相连的滑轮组通过传动丝经过导向滑轮组将动力传递到滑轮组上，滑轮组与小腿相连，带动小腿绕y轴旋转。

Description

基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿
技术领域
本发明属于武装机器人技术领域，具体涉及一种基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿。
背景技术
不规则和不平坦的复杂地形环境使轮式机器人和履带式武装机器人的应用受到限制，原因在于轮式和履带式武装机器人的运动轨迹是一条条连续的辙迹。崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物，可以稳定支撑武装机器人的连续路径十分有限。相比轮式或履带式武装机器人，足式武装机器人运动时只需要离散的点接触地面，对复杂地形的适应能力更强。另外，足式武装机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强，它可以通过调节支撑腿的长度和足部落点保持身体平衡，不易倾翻，稳定性更高。因此足式机器人具有广阔的应用前景。
目前足式武装机器人仿生腿关节一般由液压缸或电机等驱动器直接带动，通过不同关节驱动器的运动可以实现较快的响应速度和较复杂的末端轨迹，但是存在以下缺点：1.下一关节的驱动器作为上一关节驱动器的负载，影响到腿部的响应速度和工作效率；2.一些采用直线驱动器或连杆机构传递动力的关节输出力矩往往随关节角的改变而改变；3.一些采用直线驱动器或连杆机构传递动力的关节其转角与驱动器的形成非线性关系，增加了计算量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单、转动惯量小、输出力平稳的足式武装机器人行走装置，以克服现有足式武装机器人仿生腿转动惯量大、结构复杂、输出力不平稳的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿，其包括：髋关节Y向驱动器1、髋关节Y向驱动滑轮组2、膝关节驱动器3、髋关节Y向从动滑轮组4、臀部5、髋关节X向驱动器6、膝关节导向滑轮组7、传动丝8、大腿9、小腿10、膝关节从动滑轮组11；
其中，所述髋关节X向驱动器6为一圆柱体形旋转驱动器，其通过联轴器连接臀部5，臀部5与大腿9铰接，大腿9与小腿10铰接；
所述髋关节Y向驱动器1为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与髋关节Y向驱动滑轮组2连接；所述膝关节驱动器3为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与膝关节驱动滑轮组连接；其中，所述髋关节Y向驱动器1与膝关节驱动器3同轴线，其轴线且与髋关节X向驱动器6的轴线垂直；
所述髋关节Y向驱动滑轮组2与髋关节Y向从动滑轮组4通过传动丝8连接，通过髋关节Y向驱动器1驱动髋关节Y向驱动滑轮组2，从而带动髋关节Y向从动滑轮组4转动，进而带动大腿9摆动；
所述膝关节驱动滑轮组经过膝关节导向滑轮组7通过传动丝8与膝关节从动滑轮组11连接，通过膝关节驱动器3驱动膝关节驱动滑轮组，从而经过膝关节导向滑轮组7带动膝关节从动滑轮组11转动，进而带动小腿10摆动。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明的基于丝传动的三自由度小惯量仿生腿主要由3个驱动器、臀部、大腿、小腿、滑轮组组成。其中，机身与臀部组成的关节称为髋关节X向，臀部与大腿组成的关节称为髋关节Y向，大腿与小腿组成的关节称为膝关节。髋关节X向驱动器固定在机身上，输出轴与臀部直接相连，带动整条腿绕x轴旋转；髋关节Y向驱动器固定在机身上，输出轴与滑轮组相连，通过传动丝向滑轮组传动动力，滑轮组与大腿相连，带动大腿和小腿绕y轴旋转；膝关节驱动器固定在机身上，与其相连的滑轮组通过传动丝经过导向滑轮组将动力传递到滑轮组上，滑轮组与小腿相连，带动小腿绕y轴旋转。
其具备如下有益效果：
1.转动惯量小，所有驱动器均布置在机身上，即可实现腿部复杂运动；
2.驱动器可以根据需要灵活配置在机身不同位置；
3.可利用驱动器上的编码盘来测定关节角；
4.关节力矩不随关节角的改变而改变，输出力矩平稳；
5.关节转角可以灵活设置。
附图说明
图1为本发明技术方案结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿，如图1所示，其包括：髋关节Y向驱动器1、髋关节Y向驱动滑轮组2、膝关节驱动器3、髋关节Y向从动滑轮组4、臀部5、髋关节X向驱动器6、膝关节导向滑轮组7、传动丝8、大腿9、小腿10、膝关节从动滑轮组11；
其中，所述髋关节X向驱动器6为一圆柱体形旋转驱动器，其通过联轴器连接臀部5，臀部5与大腿9铰接，大腿9与小腿10铰接；
所述髋关节Y向驱动器1为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与髋关节Y向驱动滑轮组2连接；所述膝关节驱动器3为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与膝关节驱动滑轮组连接；其中，所述髋关节Y向驱动器1与膝关节驱动器3同轴线，其轴线且与髋关节X向驱动器6的轴线垂直；
所述髋关节Y向驱动滑轮组2与髋关节Y向从动滑轮组4通过传动丝8连接，通过髋关节Y向驱动器1驱动髋关节Y向驱动滑轮组2，从而带动髋关节Y向从动滑轮组4转动，进而带动大腿9摆动；
所述膝关节驱动滑轮组经过膝关节导向滑轮组7通过传动丝8与膝关节从动滑轮组11连接，通过膝关节驱动器3驱动膝关节驱动滑轮组，从而经过膝关节导向滑轮组7带动膝关节从动滑轮组11转动，进而带动小腿10摆动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于丝传动的武装机器人三自由度小惯量仿生腿，其特征在于，其包括：髋关节Y向驱动器(1)、髋关节Y向驱动滑轮组(2)、膝关节驱动器(3)、髋关节Y向从动滑轮组(4)、臀部(5)、髋关节X向驱动器(6)、膝关节导向滑轮组(7)、传动丝(8)、大腿(9)、小腿(10)、膝关节从动滑轮组(11)；
其中，所述髋关节X向驱动器(6)为一圆柱体形旋转驱动器，其通过联轴器连接臀部(5)，臀部(5)与大腿(9)铰接，大腿(9)与小腿(10)铰接；
所述髋关节Y向驱动器(1)为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与髋关节Y向驱动滑轮组(2)连接；所述膝关节驱动器(3)为一圆柱体形旋转驱动器，固定于机器人机身上，通过联轴器与膝关节驱动滑轮组连接；其中，所述髋关节Y向驱动器(1)与膝关节驱动器(3)同轴线，且其轴线与髋关节X向驱动器(6)的轴线垂直；
所述髋关节Y向驱动滑轮组(2)与髋关节Y向从动滑轮组(4)通过传动丝(8)连接，通过髋关节Y向驱动器(1)驱动髋关节Y向驱动滑轮组(2)，从而带动髋关节Y向从动滑轮组(4)转动，进而带动大腿(9)摆动；
所述膝关节驱动滑轮组经过膝关节导向滑轮组(7)通过传动丝(8)与膝关节从动滑轮组(11)连接，通过膝关节驱动器(3)驱动膝关节驱动滑轮组，从而经过膝关节导向滑轮组(7)带动膝关节从动滑轮组(11)转动，进而带动小腿(10)摆动。
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